CN110056568B - 花键式部件组件及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆转向组件的齿条齿轮组件包括齿轮轴，齿轮轴具有花键区，花键区包括沿齿轮轴的轴向方向纵向地延伸的多个花键。齿条齿轮组件还包括轴向保持特征，该轴向保持特征一体地形成于花键区上，以轴向地保持能与齿轮轴配合的部件。

Description

花键式部件组件及方法
技术领域
本文公开的实施例涉及车辆转向柱组件，且更具体地，涉及用于所述转向柱的齿条齿轮组件。
背景技术
车辆转向应用中的齿条齿轮组件用于将一个元件(诸如，转向轴)的移动传递至另一部件(诸如，车轮)。通常，使用压紧式保持环(press-on retaining ring)或“无靠背垫圈(no-back washer，无回垫圈)”将转子部件轴向地保持至齿轮(pinion，小齿轮)。齿轮包含外渐开线花键，该外渐开线花键对应于转子部件上的内渐开线花键，以防止齿轮与转子部件之间的相对旋转移动。转子部件被压在齿轮上，直至底部抵靠肩部。保持环或“无靠背”垫圈在转子部件后方压在齿轮上，以轴向地约束转子部件。
保持环增加了整个组件的零件数量和成本。此外，可能存在与这些环相关的组装挑战。最后，一旦安装，齿轮组件和壳体的返工则变得困难，可能导致损坏。
发明内容
根据本公开的一个方案，用于车辆转向组件的齿条齿轮组件包括齿轮轴，该齿轮轴具有花键区，所述花键区包括沿齿轮轴的轴向方向纵向地延伸的多个花键。齿条齿轮组件还包括轴向保持特征，所述轴向保持特征一体地形成于花键区上，以轴向地保持能与齿轮轴配合的部件。
根据本公开的另一方案，提供了一种制造花键式部件的方法。该方法包括形成花键区，该花键区包括多个花键，所述花键从第一端纵向地延伸到第二端。该方法还包括形成轴向保持特征，该轴向保持特征一体地形成于花键区上，以轴向地保持能与花键式部件配合的部件。
根据本公开的又一方案，花键式部件组件包括花键式部件的花键区，该花键区包括多个花键，所述花键从第一端纵向地延伸到第二端，这些花键限定大直径和小直径。还包括轴向保持特征，所述轴向保持特征一体地形成于小直径上并从该小直径径向地向外延伸，以轴向地保持能与花键式部件配合的部件。
从以下结合附图进行的描述中，这些和其他优势及特征将变得更明显。
附图说明
在说明书的结尾处的权利要求书中特别指出并清楚要求保护被视为本发明的主题。通过以下结合附图对本发明的非限制示例性实施例的详细描述，本发明的前述和其他特征及优势将变得明显，在附图中：
图1是齿轮轴和能与之配合的部件的立体图；
图2是齿轮轴的花键区的剖视图；
图3是沿截面X-X截取的花键区的剖视图；
图4是花键区的一部分的放大图，示出根据本公开的一个方案的轴向保持特征；
图5是沿截面X-X截取的花键区的剖视图，示出根据本公开的另一方案的轴向保持特征；以及
图6是处于组装好的状态下的齿轮轴和部件的主视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中将参考特定实施例来描述本公开而不限制本公开，应该理解的是，所公开的实施例仅是本公开的示例，可以各种形式和替代形式体现本公开。附图不一定按比例；一些特征可能被夸大或最小化，以显示特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不被解释为限制性的，而仅作为用于教示本领域技术人员以各种方式运用本公开的代表性基础。
现在参考图1，示出了齿条齿轮组件的一部分，并且通常用附图标记10来表示该齿条齿轮组件。齿条齿轮组件10是一些实施例中用于车辆的转向柱系统的一部分。在一些实施例中，转向柱系统是利用齿条齿轮组件10的电动助力转向系统。组件10包括位于齿轮壳体下方的齿轮轴12和有齿齿条(未示出)。操作期间，随着车辆驾驶员转动方向盘(未示出)，一个或多个转向柱转动齿轮轴。齿轮轴的旋转使得有齿齿条移动，有齿齿条使得拉杆(tierod)移动，拉杆转而使相应的转向节移动，从而转动相应的车轮。
虽然上文描述为用在齿条齿轮应用中的齿轮轴，但应该理解的是，需要花键式表面并与另一部件配合的任何部件均可受益于本文公开的实施例。特别地，甚至是非汽车应用也可受益于本文公开的实施例。因此，应该理解的是，如这里使用的术语“齿轮轴”和“花键式部件”可互换使用。
如图1所示，齿轮轴12沿轴向方向纵向地延伸，并且沿着齿轮轴包括多个特征。花键区14形成在齿轮轴12上。花键区14包括多个花键。
如所示，具有中心孔22的部件20将与齿轮轴12配合。与花键区14的花键对应的花键从中心孔22径向地向内延伸，以在组装好的状态下形成啮合的渐开线花键布置。在齿条齿轮组件10中，部件20是转子部件(诸如下部转子)。在图1中以拆开状态示出齿轮轴12和部件20，而在图6中以组装好的状态示出齿轮轴和部件。通过使部件20沿方向A移动而使部件20与齿轮轴12配合(图1)。部件20在方向A上沿着齿轮轴轴向地移动，直到部件20抵靠形成在齿轮轴12上的肩部24。
现在参考图2，示出了齿轮轴12的剖视图。所示出的截面经过齿轮轴12的花键区14。多个花键14在花键的径向最外侧位置处限定大直径30，并在花键的径向最内侧位置处限定小直径32。每个花键在大体上与齿轮轴12的整个纵向方向对应的纵向方向上延伸。
图3至图5示出在花键区14内与齿轮轴12一体地形成的轴向保持特征40。与齿轮轴12一体地形成轴向保持特征40被定义为用相同材料形成特征40和齿轮轴12，其中特征40能不容易地或不重复地从齿轮轴12移除。在一些实施例中，在单次操作期间用共用工具形成花键区14和轴向保持特征40。轴向保持特征40形成在花键区14的小直径32上，并从该小直径径向地向外延伸，但延伸到位于大直径30的径向内部的程度。轴向保持特征40大体在齿轮轴12的轴向方向上从第一端42纵向地延伸到第二端44。在一些实施例中，第一端42对应于花键区14的一端。
轴向保持特征40是从花键区14的小直径32突出的突出部，如上所述。轴向保持特征40的具体几何形状可以根据具体的使用应用而改变。图4和图5中示出了两个示例。如所示，可以存在相对于其他实施例(图4)具有更陡的角度的突出部(图5)。这些仅是示例性的，并且可以预期的是，可以使用许多替代的几何形状。类似地，特定尺寸(实际的和相对于花键的)可以根据应用而改变。改变尺寸和几何形状允许轴向保持力的定制化。
如图6所示，部件20沿着齿轮轴12被推动以形成渐开线花键组件，直至部件20抵靠齿轮轴12的肩部24。在这个位置，部件20沿一个轴向方向由肩部24轴向地保持，并且沿相反的轴向方向由轴向保持特征40轴向地保持。至少部件20的花键是用允许花键在安装在轴向保持特征40上方期间变形的材料形成的。在一些实施例中，该材料是可弹性变形的，从而使花键挠曲(flexing，收缩)，以容纳轴向保持特征40的较大直径。轴向保持特征40和部件20的花键在完全组装好的状态下处于干涉配合(interference fit，过盈配合)状态，如图6所示。
本文公开的实施例轴向地约束配合部件，从而消除对保持环等的需求，而无需增加额外的部件。干涉状态通过降低齿轮轴12、配合部件20或壳体损坏的可能性而有助于改善返工或拆卸过程。通过本文所公开的实施例简化了制造过程，因为可通过滚轧出花键的相同工具而将轴向保持特征40滚轧于齿轮轴12中。
本文公开的实施例的花键式部件组件中，所述轴向保持特征从第一端轴向地延伸到第二端，所述第一端位于所述花键区的一端处。
本文公开的实施例的花键式部件组件中，所述能与所述花键式部件配合的部件是转子部件。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本公开，但应该容易理解的是，本公开不限于这些公开的实施例。相反，可以修改本公开以包含此前未描述但符合本公开范围的任何数量的变型、改变、替换或等同布置。此外，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但是应该理解，本公开的各方案可以仅包括所描述的实施例中的一些或各种实施例的组合。因此，本公开不应被视为受前述描述的限制。

Claims (11)

1.一种用于车辆转向组件的齿条齿轮组件，包括：
齿轮轴，具有花键区，所述花键区包括沿所述齿轮轴的轴向方向纵向地延伸的多个花键；以及
轴向保持特征，一体地形成于所述花键区上并位于一对相邻的花键之间，以轴向地保持能与所述齿轮轴配合的部件，所述多个花键限定大直径部和小直径部，所述轴向保持特征从所述小直径部径向地向外延伸，
其中，所述轴向保持特征从所述轴向保持特征的第一端轴向地延伸到所述轴向保持特征的第二端，所述第一端位于所述花键区的一端处，所述轴向保持特征具有第一倾斜段和第二倾斜段，所述第一倾斜段在所述轴向保持特征的顶点和所述第一端之间斜行远离所述小直径部，所述第二倾斜段在所述轴向保持特征的所述顶点和所述第二端之间朝向所述小直径部斜行。
2.根据权利要求1所述的齿条齿轮组件，其中，所述能与所述齿轮轴配合的部件是转子。
3.根据权利要求1所述的齿条齿轮组件，其中，所述齿轮轴还包括：肩部，所述肩部与所述花键区轴向地间隔，在组装好的状态下，所述能与所述齿轮轴配合的部件设置在所述轴向保持特征与所述肩部之间。
4.根据权利要求1所述的齿条齿轮组件，其中，所述能与所述齿轮轴配合的部件的至少一部分由塑料形成，所述能与所述齿轮轴配合的部件在组装期间弹性地变形并在组装好的状态下设置成与所述轴向保持特征干涉配合。
5.根据权利要求1所述的齿条齿轮组件，其中，所述花键区和所述轴向保持特征通过共用工具形成。
6.一种制造花键式部件的方法，包括：
形成花键区，所述花键区包括多个花键，所述花键从所述花键区的第一端纵向地延伸到所述花键区的第二端；以及
形成轴向保持特征，所述轴向保持特征一体地形成于所述花键区上并位于一对相邻的花键之间，以轴向地保持能与所述花键式部件配合的部件，
其中，所述多个花键限定大直径部和小直径部，其中，形成所述轴向保持特征包括使所述轴向保持特征形成在所述小直径部上并从所述小直径部径向地向外延伸，
其中，所述轴向保持特征从所述轴向保持特征的第一端轴向地延伸到所述轴向保持特征的第二端，所述轴向保持特征的第一端位于所述花键区的第一端处，所述轴向保持特征具有第一倾斜段和第二倾斜段，所述第一倾斜段在所述轴向保持特征的第一端和顶点之间斜行远离所述小直径部，所述第二倾斜段在所述轴向保持特征的第二端和所述顶点之间朝向所述小直径部斜行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述花键区和所述轴向保持特征通过共用工具形成。
8.一种根据权利要求6所述的方法制造的花键式部件组件，包括：
花键式部件的花键区，所述花键区包括多个花键，所述花键从所述花键区的第一端纵向地延伸到所述花键区的第二端，所述花键限定大直径部和小直径部；以及
轴向保持特征，一体地形成于所述小直径部上，并从所述小直径部径向地向外延伸，以轴向地保持能与所述花键式部件配合的部件，
其中，所述轴向保持特征从所述轴向保持特征的第一端轴向地延伸到所述轴向保持特征的第二端，所述轴向保持特征的第一端位于所述花键区的第一端处，所述轴向保持特征具有第一倾斜段和第二倾斜段，所述第一倾斜段在所述轴向保持特征的第一端和顶点之间斜行远离所述小直径部，所述第二倾斜段在所述轴向保持特征的第二端和所述顶点之间朝向所述小直径部斜行。
9.根据权利要求8所述的花键式部件组件，还包括从所述花键区纵向地延伸的轴，所述轴包括与所述花键区轴向间隔的肩部，在组装好的状态下所述能与所述花键式部件配合的部件设置在所述轴向保持特征与所述肩部之间。
10.根据权利要求9所述的花键式部件组件，其中，所述能与所述花键式部件配合的部件的至少一部分由塑料形成，所述能与所述花键式部件配合的部件在组装期间弹性地变形并在组装好的状态下设置成与所述轴向保持特征干涉配合。
11.根据权利要求8所述的花键式部件组件，其中，所述花键区和所述轴向保持特征通过共用工具形成。
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